簡述物聯網技術下的配電線路在線監測系統應用

錢暉

摘要：本文設計和應用基于物聯網技術的配電線路在線監測系統，對其進行系統整體架構設計以及硬件模塊設計.本文確定了整個系統在實際使用過程當中所采用的通電方式、通信方式。與此同時還建立了不同數據采集周期，終端節點的能耗估算。

關鍵詞：物聯網;配電線路;在線監測系統;應用

0引言

配電線路在實際使用的過程當中將高壓輸電網以及電力用戶密切的結合起來，對電力企業生產的電能進行合理的分配以及進行短距離傳輸送。在配電線路直接運行的過程當中會受到諸多來自外界或者是內部的干擾。在這樣的情況下，原有的人工巡線或者是無人機巡線技術在實際使用的過程當中有著較大的局限性，因此有必要對物聯網技術下的配電線路在線監測系統應用進行研究。

1基于物聯網技術的配電線路在線監測系統整體設計

1.1? 系統功能設計

1.1.1????? 配電線路非電量和微氣象在在線監測

在這一過程當中需要合理的利用傳感器所特有的功能完成在線采集，并且傳輸配電線路一些有效數據的相關工作。比如說，桿塔傾斜角、溫度、濕度等等一系列參數。與此同時還需要結合現場實際情況采用科學合理的方式方法對不同光照強度監測區域內太陽能光伏板的平均功率進行相應的計算工作，保證一些對系統正常運行有著非常重要作用的系統監測結點的安全穩定性。

1.1.2????? 配電線路監測數據傳輸分析

在該工作實際進行的過程當中，需要利用不同傳感器所具有的特性對配電線路在運行狀態當中相應的監測量進行一些周期性的采集工作，對配電線路正常運行有著非常重要作用的狀態數據進行實時傳輸、訪問下載以及其他相關的工作。及時對配電線路的運行狀態進行掌握并且分析，保證配電線路能夠時時刻刻處于合理規劃的狀態當中。

1.1.3????? 配電線路監測系統終端節點的功率估算

在這一工作實際進行的過程當中，現場工作人員需要以傳感器芯片的實際功率在實際檢測過程當中所需要的周期以及傳感器在實際使用過程當中能夠持續工作的時間作為計算過程當中所需要的數據進行配電線路監測終點節點終端的1 節點功率的估算工作，從而最終得到有效的光照時間。根據這些數據來對當地儲電池的容量進行合理的估算，從而進一步確定蓄電池能夠正常使用的時間，使得終端節點在運行過程當中的安全穩定性受到合理的保障。

1.2? 通信方式

配電線路在實際使用的過程當中，為了使得人們的生日常生產生活用電受到最大程度的滿足。在實際設置的時候配電線路結構非常的復雜，而且分支數量相對來說比較多，所需要的傳輸距離比較遠。考慮到這種情況在實際通信的過程當中可以采用通信功能相對來說比較強大的GPRS無線通信方式，在配電線路當中結合其實際這中情況設置相應的GPRS通信模塊單元USR-GM3，通過該模塊單元的作用的正常發揮，進一步實現串口設備和網絡服務器之間數據的雙向傳輸工作。與此同時還需要通過Lora的超遠距離無線傳輸技術，實現監測區域節點之間的數據傳輸工作。

1.3? 系統總體架構設計

基于物聯網的配電線路在線監測系統應用于系統目的監測點和網絡節點之間，為了保證這一系統的功能能夠正常的發揮，保證配電線路能夠處于正常的運行狀態當中，本文結合配電現場的實際情況采用了STM32處理器射頻收發器RS45模塊接口和以太網接口等一系列有效的設備，通過科學合理的方式進一步實現了攝像頭電源斷層管理和通信箱無線接入開關管理。與此同時還在施工配電網當中采用了新型組網或者是多跳組網的方式實現相關工作人員可以在遠程有效監測。輸電線路現場狀態以及設備的運行狀態GPRS無線通信應用與系統數據中心以及數據終端單元的設備之中，比如說日歷時鐘模塊、PC及其電源等一系列設備在實際使用的過程當中，主要被應用在查詢命令的設置以及響應監測終端的請求，并且把現場監測設備的一些相關參數傳輸到數據中心當中。考慮到配電網的實際使用情況，在系統設計的過程當中將一些終端節點合理的設置與配電線路的桿塔上面，并且通過預設指令周期性喚醒的方式來使得不同傳感器之間能夠相互之間密切的連接起來。通過這些傳感器的合理使用，可以使得整個配電線路在實際運行過程當中所產生的一系列數據進行及時采集，并且將相應的數據發送到數據中心當中供相關人員進行參考。

2基于物聯網技術的配電線路在線監測硬件設計與應用

2.1? 系統硬件模塊選型。

系統電源在實際使用的過程當中有著非常重要的作用，可以為系統各個部分進行供電工作。首先考慮到現場的實際情況以及不同傳感器的作用。傾角傳感器在實際使用的過程當中采用MP16050，通過該傳感器的合理利用，可以及時收集配電線路桿塔傾斜的相關數據;其次，考慮到我國大部分地區的溫濕度相應的溫濕度傳感器采用性能優越的DHT11，通過這些傳感器實現對配電線路所在地區溫度濕度的采集工作;結合現場的光照強度，光照強度傳感器采用GY-33傳感器，該傳感器在實際使用的過程當中有著非常強大的抗干擾功能，可以保證監測數據的精確性。GPRS通信模塊為USR-CM3，該模塊在實際使用的過程當中所消耗的功率非常的低，可以實現串口設備與網絡服務器之間數據的雙向傳輸。

2.2? ，終端節點硬件設計與應用

考慮到系統終端節點在實際使用過程當，所具有的特性，本系統采用周期性休眠以及喚醒的方式來進行相應的工作。在配電網需要對相應的數據進行處理的過程當中，使終端節點處于被喚醒的狀態并且采用全功率模式運行，當沒有數據處理指令的時候，通過合理的方式方法保證終端節點處于低功耗模式，從而使得蓄電池的使用時間能夠得到實質性的延長。

2.3? 協調器節點設計與應用

由于路由器節點以及協調器前節點在實際使用過程當中所需要傳輸的數據量非常的龐大。因此在該系統實際設計的過程當中，為了使得該系統的功能能夠更加全面的發揮出來，在系統當中選用了全功能設備進行配電線路的在線監測工作。在實際工作的過程當中，有相應的路由器節點專門負責進一步加寬無線網絡的通信范圍。與此同時還采用電源模塊對其進行電源變換，再由輸出電路進行相應的供電工作。

3，系統能耗估算及測試

3.1? 終端節點能耗估算

終端節點的總耗能測試結果顯示當監測采集周期處于2s、10s、30s、1min、2min、的時候，終端節點總能耗為4621.5J、42924.3J、308.1J、154.1J、

77J。

3.2? 供電性能測試

通過電壓幅值波形圖可知，系統電壓模塊在實際供電的過程當中電壓幅值保持在穩定的狀態當中，可以滿足通信模塊以及傳輸器模塊在實際使用過程當中對電壓的影響嚴格要求。

4結束語

綜合文章上面所描述的內容，物聯網技術下配電線路在線監測系統可以實現對配電線路運行參數的在線監測工作，與此同時還可以進一步估算出各個終端節點所消耗的能量以及儲電池的容量。

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